SU855578A1

SU855578A1 - Two-channel seismic sation

Info

Publication number: SU855578A1
Application number: SU792837222A
Authority: SU
Inventors: Олег Васильевич Львов; Владимир Иванович Коптев; Вячеслав Ашотович Сагателян
Priority date: 1979-11-02
Filing date: 1979-11-02
Publication date: 1981-08-15

Description

1one

Изобретение относитс к сейсмической разведке.This invention relates to seismic exploration.

Известна одноканальна сейсмостанци , котора содержит ударное устройство , датчик момента удара, подключенный через мультивибратор запрета импульсов повторных ударов к первой дифференцирующей цепочке, выход которой подключен к ждущей развертке, и через вторую дифференцирующую цепочку к мультивибратору задержанной отметки удара. Эта станци позвол ет повысить точность и достоверность результатов исследований The known single-channel seismic station, which contains a percussion device, a shock moment sensor connected via a re-blow pulse multivibrator to the first differentiating chain, the output of which is connected to a waiting sweep, and through a second differentiating chain to the delayed-blow multivibrator. This station can improve the accuracy and reliability of research results.

Однако запуск ждущей развертки осциллографа осуществл етс импульсом, получаекым после дифференцировани импульса, снимаемого с мультивибратора запрета импульсов повторных ударов . Поскольку ждуща развертка осциллографа запускаетс от определенного уровн поданного на него импульса , то она может запуститьс не от фронта этого импульса, а от среза, что приводит к неопределенной потере времени, которое нельз учесть. Следовательно , начало развертки может не соответствовать моменту удара,что лишает требуемой точности и достоверности полученные результаты исследований .However, the start of the waiting sweep of the oscilloscope is carried out by a pulse received after differentiating the pulse removed from the multivibrator to prevent the pulse of repeated shocks. Since waiting for an oscilloscope sweep to start from a certain level of a pulse applied to it, it can be started not from the front of this pulse, but from a slice, which leads to an indefinite loss of time which cannot be taken into account. Therefore, the beginning of the sweep may not correspond to the moment of impact, which deprives the required accuracy and reliability of the results of research.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому |1вл етс двухка5 нальна сейсмостанци , котора по сравнению с одноканальной значительно выигрывает в производительности, так как, име два канала, позвол ет строить встречный годограф, и темThe closest technical solution to the proposed one is a two-channel seismic station, which, compared to a single-channel one, greatly benefits in performance, since, having two channels, it allows you to build a counter hodograph, and

0 самым значительно сокращает врем на исследование (изучаемого; профил . В этом устройстве при подключении питани начинает работать кварцевый генератор и его импульсы, пройд через блок триггеров и электронный коммутатор , высвечивают на электроннолучевой трубке ЭЛТ) два неподвижных световых п тна. Затем, в момент удара по изучаемой среде срабатываетThe most significant time spent on research (studied; profile). In this device, when a power supply is connected, a quartz oscillator and its impulses begin to work, pass through a trigger block and an electronic switch, flash two CRTs on a CRT tube. Then, at the moment of impact on the studied environment,

20 инерционный контактор, укрепленный на ударном устройстве, который запускает через электронный ключ ждущую развертку осциллографического индикатора . Момент начгша развертки может20 inertial contactor, mounted on a percussion device, which launches the waiting scan of an oscillographic indicator via an electronic key. The moment the start sweep can

25 быть задержан блоком задержки развертки . Упруга волна достигает сейсмоприемников и преобразованные механические колебани в электрические, усиленные кангшьными усилител ми, высвечиваютс на экране ЭЛТ в виде двух25 be delayed by the scan delay unit. The elastic wave reaches the seismic receivers and the transformed mechanical vibrations into electrical ones, amplified by kangs amplifiers, are displayed on the screen of a CRT in the form of two

пунктирных линий с записью сейсмосигналов 2 ,dashed lines with seismic recording 2,

Недостатками этой двухканальной сейсмостанции вл ютс -негарантированные достоверность и точность получаемых результатов измерений, так как не гарантирована одновременность начала запуска развертки инерционным контактором и передача удара среде ударным устройством, и наличие блока задержки разверхки, выполненной на триггерах, не гарантирУет точность временной задержки развертки ввиду невозможности ее контрол .. Кроме того , два неподвижных световых п тна, которые высвечиваютс на экране ЭЛТ до начала развертки, выжигают люминофор и. вывод т ее из стро . В сейсмостанции не предусмотрена возмож-,. ность защиты трактов усилени сейсмических колебаний от электрических помех, которые особенно сильно могут воздействовать на результаты исследований при работе в штольн х и туннел х , сейсмостанци выполнена по сложной функциональной схеме, что снижает степень ее надежности.The disadvantages of this two-channel seismic station are the non-guaranteed reliability and accuracy of the measurement results, since the simultaneous start of the sweep start by an inertial contactor and the transfer of impact to the medium by a percussion device, and the presence of a delay delay block performed on triggers does not guarantee the accuracy of the time delay of the sweep due to its control .. In addition, two fixed light spots, which are displayed on the CRT screen before the start of the sweep, burn the luminous p and. take it out of action. In the seismic station is not possible, In order to protect seismic vibration amplification paths from electrical interference, which can particularly affect the results of studies when working in galleries and tunnels, the seismic station is designed according to a complex functional scheme, which reduces its reliability.

Цель изобретени - повьшение точности регистрации временных характеристик процесса.The purpose of the invention is to increase the accuracy of recording the temporal characteristics of the process.

Эта цель достигаетс тем, что в двухканальной сейсмической станции, содержащей ударное устройство с жестко закрепленным на нем датчиком момента удара, подключенным ко входу усилител , и два сейсмических канала Ксй(дый из которых содержит сейсмоприемник и канальный усилитель, выход которого соединен со входом переключател каналов, управл ющий вход которого подключен к выходу генератора пр моугольных импульсов, а выход ко входу осциллографа, к выходу усилител подсоединены последовательно включенные формирователь импульсов, блок запрета импульсов повторных ударов и блок фиксации момента удара, выход которого соединен с осциллографом и с суммирующим входом одного из канальных усилителей.This goal is achieved by the fact that in a two-channel seismic station containing a percussion device with a shock moment sensor rigidly attached to it, connected to the amplifier input, and two Xy seismic channels (one of which contains a seismic receiver and a channel amplifier, the output of which is connected to the channel switch input , the control input of which is connected to the output of the generator of rectangular pulses, and the output to the input of the oscilloscope, sequentially connected pulse shaper connected to the output of the amplifier, preta pulses repeated blows and torque pin fixing unit, whose output is connected to an oscilloscope and a summing input of one of the channel amplifiers.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемой сейсмической станции; на фиг. 2 - временна диаграмма работы станции.FIG. 1 is a block diagram of the proposed seismic station; in fig. 2 - time diagram of the station.

Схема сейсмостанции содержит ударное устройство (молот) 1, датчик 2 момента удара, усилитель 3, формирователь 4 импульсов, блок 5 запрета импульсов повторных ударов, блок 6 фиксации момента удара, осциллограф 7, сейсмоприемники 8 и 9, канальные усилители 10 и 11, выполненные в виде операционных усилителей, переключатель 12 каналов, генератор 13 пр моугольных импульсов, например кварцевый блок 14 задержки ждущей развертки осциллографа, полосовые частотные фильтры 15 и 16 и выключатели d7 - 19.The seismic system scheme contains a shock device (hammer) 1, an impact moment sensor 2, an amplifier 3, a pulse shaper 4, a second shock pulse prohibition block 5, a shock moment fixing unit 6, an oscilloscope 7, seismic receivers 8 and 9, channel amplifiers 10 and 11, made in the form of operational amplifiers, a switch of 12 channels, a generator of 13 rectangular pulses, for example, a quartz oscillator delay delay block 14, a band-pass frequency filter 15 and 16, and d7 - 19 switches.

Сейсмостанци работает следующим образом.Seismic works as follows.

Возбудителем сейсмических волн вл етс молот 1, который с датчиком 2 момента удара, выполненным в виде пъезокристалла, представл ет единую жесткую конструкцию, что исключает неоднородность удара молота по изучаемой среде и посылки электрического сигнала в схему. При ударе молотом 1 по изучаемой среде датчик 2 формирует синусоидальный сигнал с крутым нарастанием полуволны синусоиды (фиг. 2, 20). Пройд через усилитель 3,сиг41сш 21 поступает на формирователь 4 импульсов, который имеет гистерезисную характеристику f Ugj( , и из синусоидального напр жени , получаемого от кристалла, формирует импульсы с крутыми фронтами (фиг. 2,22). Первый импульс, поступивший на вход блока запрета импульсов повторных ударов 5, представл ющий из себ одновибратор с большой длительностью восстановлени своего начального состо ни , своим фронтом запускает одновибратор, перевод его в неустойчивое состо ние на врем (фиг. 2,23) пока молот отскакивает (0,3-0,5 с) от среды, по которой был произведен удар. В течение этого времени одновибратор не реагирует на последующие импульсы, идущие от датчика 2. The causative agent of seismic waves is the hammer 1, which, with the impact moment sensor 2, made in the form of a piezocrystal, represents a single rigid structure, which eliminates the non-uniformity of the impact of the hammer on the studied medium and the sending of an electrical signal to the circuit. When the hammer 1 strikes the medium under study, the sensor 2 forms a sinusoidal signal with a steep rise in the half-wave of the sinusoid (Fig. 2, 20). Passing through amplifier 3, sig41cc 21 enters the pulse shaper 4, which has a hysteresis characteristic f Ugj (and, from a sinusoidal voltage received from the crystal, forms pulses with steep fronts (Fig. 2.22). The first pulse received at the input The block of the repeated shocks 5, which is a one-shot one-shot with a long recovery period of its initial state, starts the one-shot with its front, putting it into an unstable state for a time (Fig. 2.23) while the hammer bounces off (0.3-0 , 5 s) from the environment on which the impact was made. During this time, the one-shot does not respond to subsequent pulses coming from sensor 2.

При изменении а момент удара состо ни одновибратора заплескаетс блок 6 фиксации момента удара, который выполнен также на одновибраторе и имеет определенную (нормированную) длительность выходного импульса. Пр моугольный импульс с блока фиксации момента удара (фиг. 2,24) с одной стороны своим крутым фронтом запускает ждущую развертку осциллографа 7,а с другой стороны, например, через переменный резистор, позвол ющий регулировать величину импульса по амцлитуде , подводитс к суммируюцему вход канального операционного усилител 11, куда подвсщитс и принимаемый сейсмосигнал.With a change in the moment of impact of the one-shot state, the block 6 of the moment of impact is bursting, which is also performed on the one-shot and has a certain (normalized) duration of the output pulse. A rectangular impulse from the fixing unit of the moment of impact (Fig. 2.24) on the one hand, with its steep front, starts the waiting sweep of the oscilloscope 7, and on the other hand, for example, through a variable resistor, which allows adjusting the magnitude of the pulse in amplitude, goes to the summed input channel operational amplifier 11, where podsvschits and received seismic signal.

Таким образом, канальный операционный усилитель совмещает в себе функции усилител сейсмосигнала и пропускает по этому каналу импульс фиксации момента удара.х Упруга волна , возбужденна в изучаемой среде молотом и дошедша через некоторое врем до сейсмоприемников 8 и 9,преобразуетс в электрические сигналы, которые поступают на входы операционных усилителей 10 и 11. Выходы операционных усилителей обоих каналов подключены к переключателю, который попеременно подключает к выходу однолучевого осциллографа два сейсмоканала . Работа переключател осуществл етс от генератора (мультивибратора ) 13, вырабатывающего пр моуголь- jThus, the channel operational amplifier combines the functions of a seismic signal amplifier and transmits a moment of impact impact through this channel. An elastic wave, excited in the studied medium with a hammer and some time before reaching the seismic receivers 8 and 9, will be converted into electrical signals the inputs of the operational amplifiers 10 and 11. The outputs of the operational amplifiers of both channels are connected to a switch that alternately connects two seismic channels to the output of a single-beam oscilloscope. The operation of the switch is carried out from a generator (multivibrator) 13, producing a driving angle j

ные дозированные во времени с большой точностью пр моугольные импульсы С выхода переключател потенциально смещенные относительно друг друга сигналы от двух каналов поступают на вход одноканального электроннолучевого осциллографа 7, работающего в режиме ждущей развертки, и на ЭЛТ осциллографа высвечивгиотс в виде двух пунктирных трасс, в начале одной из которых имеетс дозированный по времени импульс отметки момента удара (фиг. 2,25).Significantly dosed in time with high accuracy rectangular pulses From the switch output, potentially shifted relative to each other signals from two channels are fed to the input of a single-channel electron-beam oscilloscope 7 operating in the standby sweep mode, and on the CRT of the oscilloscope flashes in two dotted traces, at the beginning of one of which there is a timed impulse mark of the moment of impact (Fig. 2.25).

Подсчитав число пунктирных точек от среза- импульса отметки момента удара (и зна длительность этого импульса ) до высвеченной на трубке пришедшей .волны, можно (прибавив длительность импульса отметки удара) с большой точностью определить отрезок времени .от момента удара до прихода сейсмической волны (абсолютное врем ) , а подсчитав число пунктирных точек между началами волн - отрезок времени между ними (относительное врем ). Тем самым получаем достоверную временную информацию о процессе. Кроме того, определение временных параметрюв изучаемой среды можно производить и системой измерений самого осциллографа.By counting the number of dotted points from the cutoff pulse of the moment of impact (and the duration of this impulse) to the wave received on the tube, it is possible (by adding the duration of the impacting impulse) with great accuracy to determine the length of time from the moment of impact to the arrival of the seismic wave (absolute time), and by counting the number of dotted points between the wave beginnings, the time interval between them (relative time). Thus, we obtain reliable temporal information about the process. In addition, the determination of the time parameters of the studied medium can be made by the measurement system of the oscilloscope.

Таким образом, предлагаемое устройство позвол ет обеспечить одновременность механического воздействи на изучаемую среду с фиксацией момента этого воздействи , что приводит к повышению точности и достоверности исследований при одновременном упрощении функциональной схемы и повышении Нсщежности сейсмостанции по сравнению с существующими двухканальными сейсмостанци ми. Повышение точности и достоверности исследований, в свою очередь, позвол ет более правильно подбирать строительный материал и объемы строительства гидротехнических сооружений.Thus, the proposed device allows for simultaneous mechanical effects on the studied environment while fixing the moment of this effect, which leads to an increase in the accuracy and reliability of studies while simplifying the functional diagram and increasing the accuracy of the seismic station compared to the existing two-channel seismic stations. Improving the accuracy and reliability of research, in turn, allows for a more correct selection of building material and the volume of construction of hydraulic structures.

Дл более точного и детального изучени свойств исследуемой среды на рассто ни х между сейсмоприемнйками предлагаема функциональна схема сейсмостанции позвол ет включить между блоком 6 фиксации момента удара и осциллографом 7 блок 14 задержки ходущей развертки, который выполнен в виде одновибратора с плавно измен емой длительностью выходного импульса. Этот блок дает возможность при измерении относительного времени между любыми участками изучаемой сейсмограммы использовать всю площадь экрана ЭЛТ (фиг. 2,26), Отключение блока 14 от схемы можно производить выключателем 17.For a more accurate and detailed study of the properties of the medium under study between the seismic receivers, the proposed functional diagram of the seismic station allows switching between the moment of impact and oscilloscope 7 on the 14 sweep delay unit 14, which is designed as a one-shot with a continuously variable output pulse. This unit makes it possible to use the entire area of the CRT screen (Fig. 2.26) when measuring the relative time between any parts of the collected seismogram. Disconnecting the block 14 from the circuit can be made by the switch 17.

При необходимости (наличие высокого уровн помех и т.д.).между выходами канальных операционных усилителей 10, 11 и входелш переключател 12 устанавливают полосовые фильтры (соответственно 15 и 16) с измен емой полосой фильтруеьых частот, в которых осуществл етс частотна селекци . Отключение этих фильтров может быть осуществлено выключател ык 18 и 19, шунтирующими фильтры.If necessary (the presence of a high level of interference, etc.) between the outputs of the channel operational amplifiers 10, 11 and the input switch 12, they install band-pass filters (respectively 15 and 16) with a variable filtering frequency band, in which the frequency selection is made. Turning off these filters can be done by switching switches 18 and 19, bypassing the filters.

toto

К достоинствам предлагаемой сейсмостанции можно отнести и то, что выполнение ее с использованием операционных усилителей позвол ет упростить схему (исключить смеситель дл The advantages of the proposed seismic station include the fact that its implementation using operational amplifiers allows us to simplify the circuit (exclude the mixer for

5 сейсмосигнала и сигнала фиксации момента удара) и повысить помехозащищенность , так как операционные усилители усиливают только изменени дифференциальных входных сигнгшов,5 seismic signal and signal of fixing the moment of impact) and increase noise immunity, since the operational amplifiers amplify only the changes of the differential input signals,

20 идущих от сейсмоприемников, и не реагируют на изменение синфазных напр жений и наводок.20 coming from the seismic receivers, and do not respond to changes in common-mode voltages and pickups.

Важным достоинством предлагаемого устройства вл етс возможность обес25 печенн высоких метрологических показаний при использовании в качестве осциллографа любого промьлиленного электроннолучевого осциллографа со ждущей разверткой.An important advantage of the proposed device is the possibility of providing high metrological readings when using any promoted scanning electron oscilloscope as an oscilloscope.

30thirty

Claims

1. Work of Hydroproject, vol. 21, M., 1971, p. 236-242.

2. USSR author's certificate

187334, cl. G 01 V 1/00, 1965 (prototype).